定向耦合器作为使用最多的无源器件之一，被广泛用于微波和毫米波领域，例如在平衡混频器、移相器、功率放大器等电路中。随着无线通信技术的飞速发展和对便携式设备的不断追求，现在人们对定向耦合器的尺寸提出了更高的要求。尤其是当其应用在频率较低的场合时，传统定向耦合器的尺寸往往大得难以实际应用，因此有必要对定向耦合器的小型化方法进行深入研究。本论文从基础理论出发，首先对定向耦合器的分析和小型化方法进行了概述。然后较详细地介绍了两种小型化3dB定向耦合器的设计原理。第一种为传统的采用集总元件或开路枝节的小型化方法，进行了理论分析和软件仿真。针对以往文献中耦合器小型化能力有限的问题，本论文提出了通过分形耦合线结构小型化耦合器的方法。采用了二阶Gosper岛和一阶Hilbert曲线结构对耦合器进行小型化设计。并对采用一阶Hilbert曲线结构小型化的耦合器进行了测试，测试结果表明设计耦合器在工作频率470MHz-860MHz范围内，设计耦合器的输入反射系数优于-19dB，隔离度优于-20dB，直通端口和耦合端口输出幅度为-3.4±0.5dB，输出的相位平衡度为90°±2°，与仿真结果较一致。通过以上工作，验证了采用集总元件或开路枝节和分形耦合线结构小型化耦合器的方法。其中采用分形耦合线结构可以在传统小型化方法基础上对耦合器进一步小型化，可用于耦合器小型化的实际应用。